Аккумуляторный прорыв. В США показали батарею нового типа
Исследователи создали одну из лучших натрий-ионных батарей, которая содержит столько же энергии, сколько привычная нам литий-ионная.
Более того, она работает так же, как некоторые коммерческие литий-ионные батареи. По словам команды из Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли, это «серьезная разработка» в области исследований натриево-ионных батарей.
«Основная проблема заключается в том, чтобы батарея имела как высокую плотность энергии, так и длительный срок службы», - говорит инженер по материалам Джунхуа Сонг из Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли.
В настоящее время литий-ионные аккумуляторы имеют преимущество перед ионно-натриевыми: они работают дольше и содержат больше энергии. Одна из причин заключается в том, что большое количество потенциальных материалов, используемых для катода - той части батареи, которая принимает текущие электроны, - приводит к разрушительному накоплению неактивных кристаллов натрия, что в конечном итоге приводит к гибели при передаче энергии.
Чтобы обойти это, ученые специально сконструировали слоистый металлоксидный катод и разработали жидкий электролит, который содержал дополнительные ионы натрия. Это привело к более соленой смеси внутри батареи, лучшему взаимодействию с катодом и отсутствию сбора кристаллов натрия.
В течение 1000 циклов новая Na-ионная батарея все еще сохраняет более 80 процентов своего заряда - этого пока недостаточно, чтобы пробиться в ваш смартфон, но это огромный шаг вперед для альтернативной технологии батарей, которая обещает больше достижения в будущем.
«Наше исследование выявило существенную корреляцию между эволюцией катодной структуры и взаимодействием поверхности с электролитом. Это лучшие результаты, когда-либо сообщавшиеся для натрий-ионной батареи со слоистым катодом, показывающие, что это жизнеспособная технология, сравнимая с литий-ионной батареей», - говорит материаловед Юэ Лин из Университета штата Вашингтон (WSU).
Несмотря на то, что в настоящее время литий-ион доминирует на рынке телефонов, ноутбуков и электромобилей, у него есть свои слабые стороны - не в последнюю очередь дорогие источники лития. Но, если нам понадобится больше таких батарей, нужно будет иметь альтернативу.
«Эта работа прокладывает путь к практическим натриево-ионным батареям, и фундаментальное понимание, которое мы получили о катодно-электролитном взаимодействии, проливает свет на то, как мы могли бы разрабатывать будущие безкобальтовые или низко-кобальтовые катодные материалы в натриево-ионных батареях, а также в других видах батарей», - подчеркнул Сонг.
Такой аккумулятор дешевле существующих литий-ионных аналогов и заряжается быстрее, уверяют в IBM.
В качестве потенциального решения экологических проблем от аккумуляторов ученые из лаборатории батарей IBM Research разработали новую конструкцию, которая заменяет потребность в кобальте и никеле в катоде, а также использует новый жидкий электролит(материал в батарее, который помогает ионам перемещаться от одного конца к другой).
Химический состав материалов, из которых выполнены анод, катод и жидкий электролит, исследователи не раскрывают. Инженеры уверяют, что необходимые материалы могут быть получены из обыкновенной морской воды и то, что они значительно дешевле используемых в современных литий-ионных батареях.
